Этот материал помогает домам регулировать температуру, подстраиваясь под окружающую среду

Когда нам холодно, мы надеваем куртку или включаем термостат. Когда жарко — сбрасываем слой одежды или запускаем кондиционер. Но что, если бы наши здания могли делать то же самое?

Фото в тексте: University of Chicago

Например, когда снаружи очень холодно, материал может сохранять тепло в здании, излучая лишь 7% своего инфракрасного тепла. А в жару он может охлаждать помещение, выделяя целых 92%.

Теоретически систему можно подключать к термостату и каждый раз, когда температура меняется относительно установленного уровня, небольшое количество электричества будет автоматически активировать переключатель без участия пользователя.

Фото в тексте: University of Chicago

Такой уровень адаптивности стал возможен благодаря электрохимической реакции. Толщина материала составляет всего 0,5 мм — в 500 раз меньше человеческого волоса, но он состоит из жидкости, зажатой между двумя твердыми слоями. Один из этих слоев сделан из графена (ультратонкий слой графита, вещества, из которого состоит грифель карандаша).

Это материал, который очень хорошо переводит тепло и электричество, но главный секрет кроется в среднем жидком слое. Она может принимать 2 радикально разных состояния: твердая медь, которая удерживает большую часть инфракрасного тепла и действует как изолирующее одеяло, и водный раствор, который поглощает большую часть инфракрасного тепла дома и затем выпускает его наружу, сохраняя здание прохладным.

Переключение между двумя состояниями происходит при химической реакции, которая запускается электричеством.

Некоторые исследователи уже работают над умными окнами, которые могут переключаться между поглощением солнца зимой и отражением его летом. Другие разрабатывают окна, которые за считанные минуты меняют прозрачность.

Но материал, разработанный для исследования, может применяться не только для окон. Его можно разместить на любой поверхности, как внутри квартиры, так и на внешнем фасаде здания.

Пока размер прототипа составляет всего 6 кв. см, но как объясняет доцент По-Чун Хсу, который руководил исследованием (опубликовано в Nature Sustainability), в конечном итоге можно будет сделать раствор в формате спрея или плитки, из которых можно будет сложить «лоскутное одеяло».

Читайте по теме:

Стартап Plantd создает экологичные стройматериалы из травы

В Израиле предложили производить кирпичи из соли

Наши здания не предусматривают возможность адаптироваться к температурным перепадам. Около 35% потребляемой зданием энергии идет на отопление, охлаждение и вентиляцию, а выбросы парниковых газов от кондиционирования воздуха к концу столетия приведут к повышению глобальной температуры на 0,5°C.

Исследователи подсчитали, что в зависимости от местонахождения, этот материал может повысить энергоэффективность здания примерно на 5-10%. По сравнению с некоторыми умными окнами, представленными на рынке, это довольно низкий процент, но это компенсируется адаптивностью и возможностью нанесения материала на стены и фасады.

На данный момент эффективность снижается примерно после 1800 циклов, чего едва хватает примерно на три года использования (если менять температуру два раза в день). Следующая цель — 10 тысяч или бесконечное количество циклов, которое позволит регулировать температуру здания столько раз, сколько потребуется.

Источник.

Фото на обложке: Unsplash